Abwehrsysteme - Fragen und Antworten PDF

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WS 2018/19...

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Primäre lymphatische Organe, Funktion - Thymus: Reifung und Selektion von Vorläuferzellen der T-Zellen - Knochenmark: Hämatopoese, Entstehung der B- und T-Vorläuferzellen, Reifung und Selektion B-Zellen Sekundäre lymphatische Organe, Funktion Lymphfollikel, Peyer-Plaques (Dünndarm), Mandeln, Milz, Lymphknoten, Wurmfortsatz Festhalten und Präsentation von Antigenen, Kommunikation zwischen Zellen des ADI und AI, Induktion primäre Immunantwort, Überlebenssignale für Gedächtniszellen Sekundäre lymphatische Organe, MALT (GALT), BALT, NALT Muco-, darm-, bronchien-, nasenassoziiertes lymphatisches Gewebe Verhinderung der Anheftung von Pathogenen an die Schleimhautoberfläche, Lymphfollikel unter der Schleimhaut Mobilisation und Homing von Stammzellen, biologische Gründe Wachstumsfaktoren können SZ dazu anregen vermehrt im Blut zu zirkulieren (Mobilisierung) z.B. bei Verletzungen oder Erkrankungen. Homing-Rezeptoren ermöglichen es an spezifisches Gewebe zu binden und in dieses einzudringen. Das Dirigieren zu einem spez. Gewebe wird als Homing bezeichnet. Teilweise auch Verlassen Knochenmark – Blut: Mobilisierung, Blut – Knochenmark: Homing Hämatopoetische Stammbaum (Myeloische und Lymphatische Vorläuferzellen) Myeloische Vorläuferzelle: Erythrozyten, Thrombozyten, Mastzellen, Monozyten, Granulozyten, myeloide dendritische Zellen Lympthatische Vorläuferzellen: B,T-Zellen, NK-Zellen, plasmacytoide dendritische Zellen Zellen der angeborenen Immunantwort Dendritische Zellen, Mastzellen, Granulozyten, Makrophagen/Monozyten, NK-Zellen Zellen der adaptiven Immunantwort B- und T-Zellen Was ist charakteristisch für Granulocyten? Polymorphkernige Leukozyten, bekämpfen unspezifisch Bakterien, Parasiten und Pilze. Charakteristisch sind die cytoplasmatischen Granula, in welchen verschiedene Stoffe vorhanden sind, die freigegeben werden können und somit die Pathogene zerstören. Inhalt der Granulas (neutrophil, eosinophil, basophil) Eosinophil: Major Basic Protein, Peroxidase und lysosomal, hydrolytische Enzyme Basophil: Histamin, Serotonin, Heparin

Neutrophil: Hydrolasen, Lysozym, Kollagenasen, Elastasen Was ist charakteristisch für DCs? Antigenerkennung und insbesondere anschließende Antigenpräsentierung und damit einhergehende T-Zell-Aktivierung Involution des Thymus Ab der Pubertät wird der Thymus nahezu nicht mehr gebraucht, da ein großes Reservoir an spezifischen Immunzellen gebildet wurde. Daher bildet sich der Thymus immer weiter zurück (Involution), sodass er schließlich hauptsächlich aus Fettgewebe besteht. Phagozyten „Fresszellen“, z.B. Makrophagen. Darauf spezialisiert Pathogene und andere Fremdkörper aufzunehmen/zu umschließen (Phagozytose) und anschließend im Inneren zu zerstören. Bei Problemen kann es zur Bildung von Fremdkörperriesenzellen kommen. Natürliche Killerzellen Abwehr von Tumor- und Virusinfizierten Zellen. Funktion abhängig von Verhältnis von aktivierenden und inhibitorischen Rezeptoren. Bindung an Zielzelle und Ausschüttung von verschiedenen Chemokinen und Zytokinen zur Zelllyse.

Mechanische Barrieren Haut, Augen, Darm, Atemwege, Schleimhaut, Magen, Mundhöhle, Harntrakt Chemische Barrieren Speichel, Blut, Magensäure, Enzyme, Antikörper, Komplementsystem etc. Mikrobiologische Barrieren Darmflora, Besiedelung der Haut mit nichtpathogenen Bakterien Rolle des Immunsystems Biologisches Abwehrsystem des Organismus zur Vermeidung von Gewebeschädigungen. Dazu werden pathogene Mikroorganismen (Pilze, Bakterien etc.), fehlerhafte Zellen, sowie andere Fremdkörper erkannt und zerstört. Dies geschieht mit Hilfe verschiedener Zellen, Organe, Enzyme etc.) Zelluläre Bestandteile der angeborenen Immunantwort siehe Seite 1 Zelluläre Bestandteile der adaptiven Immunantwort Siehe Seite 1 Welches System (angeboren oder adaptiv) ist phylogenetisch älter

das angeborene Immunsystem ist phylogenetisch älter Krankheitsverursachende Mikroorganismen Verschiedene Pilze, Viren, Parasiten, Bakterien: z.B. Herpes Simplex Virus, HIV-Virus, mycobacterium tuberculosis, borrelia burgdorferi, versch. Würmer usw. Reaktionsphasen auf erstmalige Infektion Angeboren (0-4h): Erkennung von unspezifischen Strukturen -> Beseitigung Frühe adaptive (4-96h): Erkennung von molekularen Mustern ->Mobilisierung und Aktivierung von Effektorzellen durch Entzündung -> Beseitigung Späte adaptive (>96h): Transport von Antigenen zu Lymphorganen -> Erkennung durch B/T-Zellen -> klonale Expansion und Differenzierung zu Effektorzellen -> Beseitigung Vergleich zwischen angeborenem und adaptivem Immunsystem (Bestandteile, Reaktionsgeschwindigkeit, Spezifität, Memory) Angeboren: Zytokine, Komplement, Zellen siehe vorher, schnelle Reaktivität, geringe Spezifität, kein Memory Adaptiv: Zytokine, Komplement, Antikörper, B/T-Zellen, langsame Reaktivität, Memoryeffekt, hohe Spezifität Wo entstehen die T bzw. B-Zellen? Wo findet die Reifung statt? Entstehen beide im Knochenmark, aber Reifung der T-Zellen im Thymus, Reifung BZellen im Knochenmark Negative und positive Selektion für T bzw. B-Zellen Positive Selektion: den Zellen werden körpereigene MHC-Proteine präsentiert, erkennen sie diese, so fahren sie mit der Reifung fort, andernfalls wird die Apoptose eingeleitet Negative Selektion: den Zellen werden körpereigene Antigene präsentiert, nur wenn sie diese nicht erkennen fahren sie mit der Reifung fort. Andernfalls wird die Apoptose eingeleitet. Es kommt somit zu einer Selbsttoleranz zu körpereigenem Gewebe. Selbsttoleranz Das Nichterkennen körpereigener Antigene als zu bekämpfende Antigene Mustererkennungsrezeptoren (PRRs) Diese Mustererkennungsrezeptoren erkennen Pathogene anhand von hoch konservierten Strukturen der Pathogene. Sie sind daher nicht spezifisch für ein bestimmtes Antigen bzw. ein bestimmtes Pathogen, sondern können verschiedenste Pathogene erkennen. Diese Strukturen (PAMP´s) können z.B. Bakterienzellwandbestandteile sein (LPS) oder bestimmte Elemente von Pathogenribosomen, also Strukturen, die nicht verändert werden können, da sie elementar für das Überleben oder die Fähigkeit eine Krankheit hervorzurufen zu können sind.

Unterschied zu Rezeptoren des adaptiven Immunsystems Unspezifische Erkennung von PAMP´s verschiedenster Pathogene. Keine Spezialisierung auf ein bestimmtes Antigen Beispiele der PRRs (MBL, TLR) MBL: Mannosebindendes Lektin. Enthält 2-6 Cluster von Kohlenhydraterkennugsdomänen. Kohlenhydratbindungsstelle in jedem Cluster hat eine festgelegte Ausrichtung. Haben Mannose- und Fucosereste auf Pathogenoberfläcjhe richtigen Abstand, so bindet das MBL mit hoher Affinität. Freies Protein im Körper TLR: toll-like-receptor. Einfache Membrandurchspannende Rezeptoren, die verschiedenste PAMP´s erkennen können, je nach Klasse der Rezeptoren Klonale Verteilung? (ja/nein) Nein Genumlagerung erforderlich? (ja/nein) Nein PAMP Hochkonservierte Strukturen von Pathogenen, die oftmals aus sich wiederholenden Strukturmotiven bestehen. Z.B. Flagellen, bakterielle DNA, etc. Beispiele der PAMP (min. 3) LPS (Lipopolysaccharid), bakterielle DNA, doppelsträngige RNA, Peptidoglykane, Flagellin, Mannosereste Phagozytierende Zellen Makrophagen, dendritische Zellen, Granulozyten Phagosom, phagolysosom, Inhalt Phagosom: Umschlossenes Pathogen, welches in die Phagozyten transportiert wird Phagolysosom: Verschmelzung von Phagosom mit in Phagozyten enthaltenen Lysosomen Inhalt: Lysozym, Hydrolasen, Stickoxid NO, Wasserstoffperoxid, Defensine, Cytokine/Chemokine, die von aktivierten makrophagen sezerniert werden (min. 2) IL-1beta, TNF-alpha, IL-6, IL-12, CXCL8 Diapedese Wanderung von zellulären Blutbestandteilen durch unverletzte Wände von Blutkapillaren. Bei einer Entzündung kommt es z. B. zur Diapedese von weißen Blutkörperchen, die infolge Chemotaxis ins entzündete Gebiet gelockt werden, um dort Abwehrfunktionen auszuüben.

Adhäsionsmoleküle (Selektine, Integrine, Immunoglobulinsuperfamilie) Selektine: binden Kohlenhydrate, starten Leukozyten-Endothel-Wechselwirkung Integrine: binden an Zelladhäsionsmoleküle und exM, starke Adhäsion IGS: Ligand für Intergine, ansonsten sehr vielfältige Aufgaben (z.B. ICAM) Kardinalsymptome einer Entzündung Schmerz, Rötung, Schwellung, Überwärmung Das Komplementsystem (Plasmaproteine) -

Lyse infizierter Zellen Markierung von Fremdtsoffen Beseitigung von Immunkomplexen Bindung an Komplementrezeptoren vermittelt Entzündung

Mehr als 25 im Blutplasma gelöste Proteine (C1-C9), Proteasen die in Leber gebildet werden, Spaltprodukte Aktivierung über eine Komplementkaskade (Lektinweg, klassischer Weg, alternativer Weg) Opsonisierung Veränderung der Oberfläche eines Krankheitserregers durch Antikörper und dem Komplementsystem, sodass diese von Phagozyten aufgenommen werden können, also Vorbereitung der Zerstörung durch Phagozyten. MAK Membranattackierender Komplex. Verschiedene Komplementkomponenten (C5b, C6, C7) binden an die Membran eines Pathogens und bilden dort einen Komplex, der in die Zellmembran eindringt und dort eine Pore erzeugt. Durch Anlagerung weitere Komplementkomponenten wird die Pore weiter vergrößert, sodass es schließlich zur vollständigen Durchdringung der Membran und Abtötung des Pathogens kommt. Das Ziel ist somit Zelllyse. Bestandteile der adaptiven Immunantwort siehe vorherige Antworten Unterschied zu Rezeptoren des angeborenen Immunsystems Spezifisch gegen ein bestimmtes Antigen und nicht gegen eine Vielzahl von Pathogenen. Zudem werden sie in mehreren Genabschnitten codiert und besitzen eine hohe Spezifität sowie Variabilität aufgrund verschiedener Mechanismen. Klonale Verteilung? (ja/nein) Ja

jede B-Zelle (bzw. T-Zelle) exprimiert nur einen Typ molekular identischer BCRs (bzw. TCRs) (stimmt das?) Ja das stimmt. Genumlagerung erforderlich? (ja/nein) Ja Antigene, die BCR erkennt Lipide, Nukleinsäuren, Proteine, Zucker Antigene, die TCR erkennt Lipidantigene, Peptidfragmente von Proteinen Unterschied zwischen Antigenerkennung durch T-und B-Zellen B-Zellen binden direkt mit ihren B-Zellrezeptoren an die in ungebundener Form vorliegenden Antigene. T-Zellen hingegen binden mit ihren Rezeptoren lediglich an Antigenfragmente, welche von antigenpräsentierenden Zellen auf deren Oberfläche zusammen mit MHC-Proteinen präsentiert werden. Die Antigene sind also zuvor prozessiert worden von den APC. Somatische Rekombination (Die Gene der BCRs und TCRs kodieren keine fertigen Rezeptoren, sondern deren Elemente) Zufälliger Zusammenbau der Rezeptoren aus verschiedenen Segmenten V(D)J zu einem fertigen Rezeptor Junktionale Vielfalt während des Rekombinationsvorgangs Zufälliges Hinzufügen und Entfernen von Nucleotiden an den Verbindungsstellen der einzelnen Segmente der Rezeptoren. Somatische Hypermutation (B-Zell-Rezeptor) Punktmutationen in den variablen Regionen von aktivierten B-Zellen. B-Zell-Rezeptor- und B-Zell-Corezeptor-Komplex (Skizze) IG, Igα, Igβ+CD21, CD19, CD81

Struktur eines Antikörpers mit wichtigen Strukturelementen.

Variable und konstante Immunoglobulindomäne, hypervariable Bereiche Eine schwere Kette besteht aus 4 Segmenten á ca. 110 AS, eine leichte Kette besteht nur aus 2 Segmenten á 110 AS. Jeweils nur die obersten 110er Segmente einer Kette, vom N-Terminus aus gesehen sind hierbei variable Regionen, die die Antigenbindungskapazität der Antikörper bestimmen. Die konstanten Regionen sind jeweils bei Antikörpern des gleichen Isotyps identisch. Die Fab-Fragmente interagieren mit den Antigenen, wohingegen die Fc-Region mit den Effektorzellen interagiert. Zudem gibt es in jeder variablen Region drei hypervariable Regionen, die zum Großteil die Antigenbindung und insbesondere die Antigenspezifität ausmachen. Typen von leichten Immunglobulinketten bei Menschen Kappa κ oder lambda λ Typen von schweren Immunglobulinketten bei Menschen

Alpha α, Delta δ, Gamma γ, Epsilon ε und My µ Welches Immunoglobulin ist Plazentagängig? IgG Immunoglobuline (A-E, skizzieren)

Wieviele Antigenbindungstellen haben Immunoglobuline (A-E) D,E,G jeweils 2; A besitzt 4 und M besitzt 10 Kräfte, die den Antigen-Antikörper-Komplex zusammenhalten Ionische Bindungen, van der Waals-Kräfte, Wasserstoffbrückenbindungen Wie kommt der Vielfalt des BCR zustande Somatische Hypermutation, Somatische Rekombination, Junktionale Vielfalt Die Struktur des T-Zell-Rezeptors (Skizze)

Epsilon, Delta, Gamma, Epsilonkomplex wird auch als CD3 bezeichnet Wie kommt der Vielfalt des TCR zustande junktionale Vielfalt, somatische Rekombination Somatische Hypermutation (ja/nein?) Nein Co-Rezeptor-Moleküle (CD4, CD8) MHC I bei CD8 und MHC II bei CD4 Struktur eines MHC-Klasse-I-Moleküls, Struktur eines MHC-Klasse-II-Moleküls

Welche Strukturen werden durch MHC-Moleküle präsentiert Antigenbruchstücke (Peptide) Welche Strukturen werden durch CD1 präsentiert Antigenbruchstücke (Lipidfragmente) Auf welchen Zellen kommen die MHC-Klasse-I-Moleküle vor auf nahezu allen kernhaltigen Körperzellen, wo sie von CD8-Zellen erkannt werden Auf welchen Zellen kommen die MHC-Klasse-II-Moleküle vor Kommen auf allen APC-Zellen vor und werden von CD4 Zellen erkannt. Welche Peptide binden an MHC-Klasse-I von freien cytosolischen Pathogenen = Cytoplasmamoleküle Welche Peptide binden an MHC-Klasse-II von intravesikulären, extrazellulären Pathogenen= Moleküle aus Vesikeln Die professionellen APCs (Antigen-präsentierende-Zellen) Dendritische Zellen, Makrophagen, B-Zellen

Costimulierende Oberflächenmoleküle auf APC CD80 und CD86 MHC-Restriktion Antigene können nur dann von den T-Zellen erkannt werden, wenn diese zunächst bearbeitet worden sind zu kleinen Fragmenten, welche wiederum an MHCProteinkomplexen angeheftet werden und an der Oberfläche präsentiert werden Was sind Superantigene Superantigene können T-Zellen aufgrund von Quervernetzung Antigenunabhängig aktivieren. Dadurch kommt es zu einer polyklonalen Aktivierung und Vermehrung von T-Zellen, die verschiedenste Antigenspezifitäten aufweisen.

Wo werden MHC-Moleküle synthetisiert? Proteasom, Die Rolle des Proteasoms bei der Erzeugung von Peptidliganden für MHC-Klasse-I-Moleküle Ein Proteinkomplex aus 28 Untereinheiten, der eine wichtige Rolle einnimmt bei der Erzeugung der Peptidliganden. Als aktiviertes Immunproteasom baut es cytosolische Proteine zu Peptidfragmenten ab, die an die MHC I-Moleküle gebunden werden können. Zudem steigert es die Präsentation von MHC-I Molekülen. Wo und wie werden die neu synthetisietrte MHC-Klasse-I-Moleküle zurückgehalten? Werden im endoplasmatischem Retikulum zurückgehalten. Bindung über Tapasin an TAP und Bindung an Chaperonkomplex. Erst nach Anbindung von Peptiden kommt es zur vollständigen Faltung und Freisetzung.

MHC-Klasse-I-Moleküle verlassen das ER nur, wenn sie Peptide gebunden haben (ja/nein) Ja Wie gelangen die Peptidfragmente in das Lumen des ER TAP-Transporterprotein Wo entstehen die Peptide, die von MHC-Klasse-II-Molekülen präsentiert werden. Die Peptide entstehen in Endosomen (Vesikeln). Durch Ansäuerung der Vesikel werden die Proteasen aktiviert, welche die Antigene in Peptide zerlegen. Anschließend können diese Vesikel mit Vesikeln, die MHC-II-Moleküle enthalten fusionieren. Wo treffen die MHC-Klasse-II-Molekülen und zu präsentierenden Peptide aufeinander? Treffen in speziellen Kompartimenten aufeinander, in welchen die MHC-II-Moleküle zusammen mit der invarianten Kette vorliegen. Invariante Kette, Funktion Stabilisiert die MHC-Klasse-II-Moleküle und ist ein Transporter für MHC-Klasse-IIMolekülen.

Wie wird eine T-Zell-Antwort induziert? Erkennung eines Antigens auf der Oberfläche einer antikörperpräsentierenden Zelle (z.B. dendritische Zelle). Zudem sind weitere costimulatorische Signale zur vollständigen Aktivierung einer T-Zelle notwendig. Anschließend erfolgt die Induzierung der T-Zell-Antwort. Um sich differenzieren zu können, benötigt eine naive T-Zelle 3 Signale (ja/nein):

Ja. Aktivierungssignal über MHC-Komplexrezeptor. Überlebenssignal über CD28Corezeptor und Differenzierungssignal über Cytokinrezeptor Zelloberflächenmoleküle bei den Wechselwirkungen von Lymphocyten mit APCs Peptidantigen-TCR, Selektin-Integrin, LFA1- ICAM1/2, CD2-CD58, Costimulierende Moleküle auf APCs CD80 und CD86 CD28 (Protein aus Immunoglobulinsuperfamilie), Funktion Costimulierender Rezeptor auf der Oberfläche von T-Zellen, der mit B7 interagiert und zusätzlich benötigt wird damit eine T-Zelle aktiviert werden kann. IL2 auf naiven und aktivierten T-Zellen, autokrine Stimulation der T-Zellen Auf naiven T-Zellen kommt nur ein IL2-Rezeptor mit einer geringen Affinität für IL2 vor. Auf aktivierten T-Zellen hingegen wird ein hochaffiner IL2-Rezeptor exprimiert. Zudem produziert eine aktivierte T-Zelle selbstständig IL2. Bindet dieses an den Rezeptor, so tritt die T-Zelle in den Zellzyklus ein. Die stimuliert sich somit selbst = autokrine Stimulation. Typen von T-Effektorzellen Cytotoxische CD8-Zellen, CD4-TH1-Zellen, CD4-TH2-Zellen, CD4-TH17-Zellen und regulatorische CD4-T-Zellen Funktion verschiedener CD4 T-Effektorzellen (CD4-TH1, CD4-TH2, CD4-TH17, CD4-regulatorisch) TH1: Aktivierung infizierter Makrophagen, unterstützen B-Zellen bei AK-Produktion TH2: Unterstützen B-Zellen bei AK-Produktion, speziell Isotypenwechsel zu IgE TH17: verstärken Reaktionen neutrophiler Zellen CD4-reg: Unterdrückung von T-Zell-Reaktionen Adhäsionsmoleküle Selektine, Integrine, Immunoglobulinsuperfamilie, Adressine Welches von APCs exprimierte Cytokin ist für die Differenzierung des jeweiligen CD4-Effektortyps verantwortlich TH1: IL-12, IFN-gamma

TH2: IL-4

TH17: TGF-beta, IL-6

CD4-reg.: TGF-beta

Funktion der CD8-Zellen Töten von infizierten Zellen und von Tumorzellen Cytotoxische Proteine in den Granulas von CD8-Zellen (1 Beispiel) Perforin, Granzyme, Granulysin, Fas-Ligand

Was sind Granulome? Geschwulst/Gewebeneubildung: Im Inneren sind Riesenzellen, epithelartige Zellen und z.B. Pathogene enthalten umschlossen ist dieses Gebilde meist von T-Zellen, sodass dieses neutralisiert ist. Die Phasen der Zell-vermittelten Immunantwort Antigenerkennung, klonale Expansion, Effektorphase, Memory T-Gedächtniszellen Effektor Memory Zellen peripher, Central Memory Zellen central Effektorgedächtniszellen: reifen schnell zu Effektorzellen heran und produzieren nach erneuter Infektion IL-4/5 und IFN-gamma, haben aber nicht den Chemokinrezeptor CCR7. Vermutlich auf entzündetes Gewebe spezialisiert. Zentrale Gedächtniszellen: Besitzen CCR7, verbleiben vor allem im lymphatischen Gewebe, brauchen allerdings länger um wieder zu Effektorzellen zu werden. Was bekämpft das Humorale System? Bekämpft extrazelluläre Mikroben und Pathogene Welche Aufgabe haben die Plasmazellen Antikörperproduktion Welcher Antikörper/Immunoglobulin wird als erster bei einer Antwort exprimiert IgM Welche B-Zell-Antworten benötigen T-Zell-Hilfe Nur die thymusabhängigen Antigene. Thymusunabhängige Antigene senden beide benötigten Signale an die B-Zelle Wo kommen die Antikörper vor? Im Blut, sowie den meisten extrazellulären Gewebsflüssigkeiten Funktionen der Antikörper Neutralisation von bakteriellen Toxine, Viren und Bakterien Opsonierung von Pathogenen Markierung von Pathogenen und somit Komplementaktivierung Oberflächenrezeptoren von B-Zellen gekoppelte Erkennung (T-Helfer-Zellen) B-Zellen und T-Helferzellen müssen Epitope desselben Molekülkomplexes erkennen, um miteinander in Wechselwirkung zu treten und sich gegenseitig aktivieren können. Welches Cytokinrezeptor ist bei der B-Zell-Proliferation wichtig?

CD 40 B-Zell-T-Zell-Interaktion Peptidantigen-TCR und CD40-CD40Ligand Sekundärfollikel, Keimzentrum, Zelltypen (Skizze)

Somatische Hypermutation siehe vorherige Frage Seite 6 BCR mit geringer oder hoher Affinität BCR mit einer geringen Affinität verfügen nur über eine geringe Quervernetzung der Rezeptoren und somit nur eine geringe Bindungsstärke zum Antigen. Erwünscht ist allerdings eine hohe Quervernetzung und damit einhergehend eine hohe Antigenaffinität Isotypenwechsel induziert durch Cytokine. Isotypenwechsel beschreibt den Klassenwechsel einer B-Zelle hin zur Produktion einer anderen Antikörperklasse. Warum findet man im Plasma mehr IgG als IgM IgM wird lediglich während der ersten Phase der Immunabwehr gebildet, anschließe...